SRCMH070IB+ 對生產設備進行剩餘電流監控

使用Danisense剩餘(yu) 電流監控器 SRCMH070IB+ 對生產(chan) 設備進行剩餘(yu) 電流監控

如今，速度可控的三相電機已成為(wei) 所有自動化加工廠和商業(ye) 建築的標準配置。 高效異步電機，尤其是永磁電機、EC 電機和同步磁阻電機等電機技術，需要通過變頻器進行控製；對於(yu) 許多電機類型而言，通過標準三相電源直接運行甚至已不再可能。

與(yu) 這一發展形成鮮明對比的是數十年來的安全指令，這些指令旨在確保對人員、火災和設備的保護。 例如，必須根據 IEC 60364-6（2016-04 版 2.0）對低壓設備進行定期檢查。 第 6.5.1.2 點要求，除其他外，檢查絕緣電阻，在相應導體(ti) 和 PE 保護電位之間施加測試電壓。 許多變頻器製造商明確禁止在其設備上進行這種測試。 因此，在測量時必須斷開變頻器的連接，以免造成損壞。 IEC 60364-6 的第 6.5.1.2 點也為(wei) 我們(men) 提供了一條出路。 標準在此作了解釋：

“如果電路由符合 IEC 62020 標準的 RCM 監控……如果……的功能，則沒有必要測量絕緣電阻…… RCM 是正確的"。

與(yu) RCM（剩餘(yu)  電流 監控裝置）有關(guan) 的 IEC 62020 標準描述了剩餘(yu) 電流監控裝置必須滿足的技術邊界條件，以替代傳(chuan) 統的絕緣電阻測量方法。 殘餘(yu) 電流監控器測量到的電平升高可能表明設備的絕緣出現故障。 隨後可對設備進行定時檢查，以避免設備失控停機和不必要的生產(chan) 流程中斷。 與(yu) 傳(chuan) 統的絕緣測量相比，該係統通過剩餘(yu) 電流監測對係統進行不間斷監測，可立即發現絕緣故障。

因此，這是一種可歸類為(wei) 預測性維護解決(jue) 方案的程序。 在調試剩餘(yu) 電流監控器時，通常必須遵守幾個(ge) 邊界條件，以確保其正確運行。

由於(yu) 在生產(chan) 設備中使用變頻器，在大多數情況下都會(hui) 產(chan) 生與(yu) 係統相關(guan) 的漏電流，這可能會(hui) 給傳(chuan) 統的變頻器帶來問題。 R個(ge) 別 C電流保護 D設備 (RCD)。 故障電流大多由高電阻成分組成，而與(yu) 係統相關(guan) 的泄漏電流則主要是電容性的。 然而，RCD 無法區分不同的泄漏電流。 因此，如果所有漏電流之和高於(yu) 跳閘閾值，它就會(hui) 跳閘。 這在正常運行時也是可能的。

如圖所示，從(cong) 直流到幾千赫茲(zi) 的殘餘(yu) 電流中會(hui) 出現不同的頻率成分。 在分析測量到的殘餘(yu) 電流時，必須始終考慮到與(yu) 係統相關(guan) 的殘餘(yu) 電流，因為(wei) 盡管存在的絕緣，殘餘(yu) 電流在技術上是無法分離的。 此外，由於(yu) 電感（如電機）的存在，在接通過程中可能會(hui) 產(chan) 生高電流峰值，從(cong) 而導致 RCD 和 RCM 繼電器跳閘。

一般來說，頻率成分可作如下解釋。

安裝剩餘(yu) 電流監控器時，必須了解與(yu) 係統相關(guan) 的實際泄漏電流。 隻有這樣，才能設置適當的警告閾值和繼電器跳閘閾值。

Danisense公司的剩餘(yu) 電流監控器（SRCMH070IB+）可通過 USB 接口，使用專(zhuan) 門為(wei) Windows 係統開發的軟件進行讀取。 有了這樣的設置，我們(men) 現在就可以使用裝有各種機器人係統和速度可控電機的生產(chan) 設備了。 由於(yu) 安裝了變頻器，與(yu) 係統相關(guan) 的泄漏電流的不同頻率分量應可檢測到。

軟件的用戶界麵提供了以下概覽。

在 1000 毫秒的積分時間間隔內(nei) 檢測到 290.1 毫安的真實有效值。我們(men) 從(cong) 1000 mA 集成繼電器的最大觸發閾值開始，通過 FFT 標簽查看差分電流信號。

信號在 0.1 秒的時間間隔內(nei) 繪製。 在 20 毫秒的時間間隔內(nei) （一個(ge) 50 赫茲(zi) 的正弦波），我們(men) 檢測到 3 次振蕩。 因此，150 赫茲(zi) 的基本振蕩構成了我們(men) 信號中的最大振幅。 FFT 分析證實了我們(men) 的假設。

應該注意的是，繼電器不會(hui) 對剩餘(yu) 電流的所有頻率分量進行同等加權，因此計算出的真實有效值（210.6 mA）較小。

用戶界麵中的繼電器功能。 這是因為(wei) 根據 IEC 62020，RCD 的規範性規定也適用於(yu) RCM。

上圖顯示的是 B+ 型 RCD，它可以檢測到直流和 20 kHz 之間的剩餘(yu) 電流。 如上圖所示，隻有在……

50 赫茲(zi) 和 100 赫茲(zi) 以 1:1 的比例計入繼電器的相關(guan) 電流值。 低頻和高頻成分的權重較弱。 30 mA 的跳閘值為(wei)

在 50 赫茲(zi) 的主頻率範圍內(nei) ，故障電流的可能性最大。 允許跳閘值隨著頻率的增加而增加。 這意味著變頻器的高頻泄漏電流已被部分考慮在內(nei) 。 這種加權也適用於(yu) 剩餘(yu) 電流監控器的繼電器輸出。 因此，在繼電器輸出的相關(guan) 波形中，高頻電流分量被明顯減弱，真實有效值小於(yu) 傳(chuan) 統的真實有效值。

上圖顯示了繼電器輸出信號中較高頻率成分的明顯衰減。

為(wei) 了實現穩定的監控，同時防止誤報，我們(men) 現在來看看機器在不同運行模式下產(chan) 生的剩餘(yu) 電流的不同值。

這些數值由 Danisense 軟件以 .csv 文件格式生成。同時還提供了 4-20 mA 直流輸出的數值。該機器曾進行過絕緣測量。未發現缺陷。由於(yu) 積分間隔超過 1000 毫秒，接通和斷開過程中的電流峰值被平滑化，因此通過 TRMS 計算無法識別明顯增加的數值。差分電流在 236.5 至 333.7 mA 之間擺動。通過 4-20 mA 接口，現在可以在 PLC 或通用測量設備中定義(yi) 450 或 550 mA 的兩(liang) 個(ge) 報警閾值。繼電器輸出可設置為(wei) 1000 mA。根據相關(guan) 標準，這裏定義(yi) 了 50%至 100%（500 至 1000 mA）之間的跳閘。因此，應使用這些參數對係統進行合理監控。

在兩(liang) 個(ge) 月的時間裏，沒有發現任何誤報。

將積分間隔縮短至 400 毫秒也能提供可用的數值，從(cong) 而對設備進行可靠的監測。

為(wei) 了快速調試 RCM，還可通過集成算法對差分電流進行自動分析。 這是通過操作終端上的特定組合鍵來實現的。

在許多關(guan) 鍵設備中，如數據中心或成本密集型生產(chan) 設施，已經使用剩餘(yu) 電流監測器來防止失控停機或節省耗時的絕緣測量。 同樣，殘餘(yu) 電流監測器可與(yu) RCD（300 mA）並行用於(yu) 火災危險作業(ye) 場所，以提供殘餘(yu) 電流值增加的早期信息。